基于DSP&FPGA的三电平太阳能逆变器的设计与实现

【摘要】：随着社会、经济的发展,人类对能源的需求越来越多,而传统古生物化石类燃料的储量有限、面临枯竭,同时大量使用化石燃料也造成严重资源浪费和环境污染。因此,寻找新的替代能源是维持社会、经济发展的一个迫切任务。太阳能以其清洁环保、取之不竭在全球范围受到了追捧,被认为是二十一世纪最重要的新能源之首,被广泛研究和利用。 本文研究了基于三电平的太阳能逆变器的控制算法,采用DSPFPGA为核心的控制电路的设计,并最终在硬件实验平台上实现了三电平SVPWM控制算法的实时运算和三电平逆变输出。论文的主要研究内容和创新点如下： 首先,分析了二极管钳位式三电平逆变器的拓扑结构及工作方式；对比分析了三电平逆变器的各类PWM控制策略的优缺点,采用了种简化的SVPWM算法控制逆变器输出；阐述了逆变器分压电容中性点漂移的原因,研究探讨了控制中性点平衡的控制方法等。 其次,建立了并网三电平逆变系统的传递函数模型,设计了相应的并网控制方案,并进行了仿真分析和研究。 然后,研究了各个阶段学者提出的各种最大功率点跟踪理论,分析和对比了各种理论的优缺点,并根据本逆变并网系统的特点,采用改进型扰动观察法实现最大功率点的跟踪,进行了仿真验证。 最后,采用基于DSP(TMS320F2812)与FPGA(EP3C10E14417N)为核心的控制系统设计与构建。由DSP完成逆变器SVPWM控制、分压电容中性点平衡控制和启停、保护控制等控制功能的实时、高精度运算；FPGA完成逻辑控制输出以及各类故障信号检测与停机保护等。最终在硬件实验平台上进行了三电平逆变输出实验验证。 【关键词】：三电平 太阳能逆变器 SVPWM DSP&FPGA
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 研究背景及意义11-12
• 1.3 三电平太阳能逆变器概述12-15
• 1.4 研究内容15-16
• 第二章 三电平逆变器的设计16-36
• 2.1 引言16
• 2.2 NPC三电平逆变器控制策略16-17
• 2.3 三电平空间矢量PWM控制17-30
• 2.4 中性点平衡控制30-33
• 2.5 SIMUlink仿真结果33-34
• 2.6 本章小结34-36
• 第三章 逆变器并网控制36-57
• 3.1 引言36
• 3.2 逆变系统数学模型36-43
• 3.3 电流控制环ACR设计43-45
• 3.4 电压控制环AVR设计45-49
• 3.5 锁相环PLL设计49-51
• 3.6 MATLAB/SIMUlink仿真结果51-55
• 3.7 本章小结55-57
• 第四章 光伏电池MPPT控制57-67
• 4.1 引言57
• 4.2 光伏电池MPPT原理57-60
• 4.3 BOOST电路实现最大功率跟踪60-64
• 4.4 MATLAB/SIMUlink仿真64-65
• 4.5 本章小结65-67
• 第五章 三电平SVPWM硬件发生技术67-76
• 5.1 引言67
• 5.2 七段式三电平SVPWM开关跳变时间计算67-70
• 5.3 DSP&FPGA控制系统的构成70-71
• 5.4 DSP与FPGA之间的通信71-72
• 5.5 三电平PWM信号产生72-73
• 5.6 驱动信号实验波形73-75
• 5.7 本章小结75-76
• 第六章 硬件实现76-84
• 6.1 引言76
• 6.2 系统整体框图76-77
• 6.3 电源电路77-78
• 6.4 主电路78-80
• 6.5 驱动电路80-81
• 6.6 实验波形81-83
• 6.7 本章小结83-84
• 第七章 总结与展望84-86
• 7.1 总结84
• 7.2 展望84-86
• 参考文献86-89
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研情况说明89-90
• 致谢90

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于FPGA的改进光伏系统MPPT算法研究    彭会锋

一种独立光伏发电系统双向变换器的控制策略    廖志凌;阮新波;

三相数字锁相环的原理及性能    龚锦霞;解大;张延迟;

双dq变换软件锁相环的数学模型研究    王颢雄;马伟明;肖飞;陈明亮;刘勇;

太阳能光伏发电技术现状及其发展    赵晶;赵争鸣;周德佳;

基于Boost电路的光伏电池最大功率点跟踪系统    赵宏,潘俊民

世界新能源和节能产业政策进展及启示    陈晖;

基于dq变换的三相软件锁相环设计    吉正华;韦芬卿;杨海英;

三电平逆变器SVPWM控制的一种简化算法及实现    肖庆恩,何礼高

一种简化的SVPWM算法在二极管中点箝位式三电平逆变器中的应用    何凤有;马秀丽;李娜;杨艳;

基于独立光伏系统的三相三电平逆变器    张建功;刘邦银;段善旭;康勇;

光伏并网发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究    安海云

并网三电平变流系统的设计    贾辰东

基于buck-boost的双级光伏并网系统研究    徐春方

基于三电平的光伏并网逆变器电流控制器研究    赵钦

FPGA应用技术及在电力系统中的应用前景    张志杰,叶海峰,汪翔

MATLAB/Simulink在《电力电子技术》教学研究中的应用    吴剑威;唐立新;

利用PSPICE仿真分析PWM控制电路    赵涛,姜卫东

双环模糊调速系统的设计与仿真研究    张春,郭兴众

在负功率下四象限变频器的DTC直接转矩控制的应用    刘春英;朱兵;

电机和电力拖动控制系统课程虚拟实验的开发    汪小平;洪乃刚;范国伟;

变量施药系统电机调速的仿真研究    韦韫;邵陆寿;

光伏并网发电的最大功率点跟踪算法研究    王桂英;史金玲;纪飞;王欢;

交流变频调速中的直流制动    周小群

全数字化抗三相不对称光伏正弦波逆变电源    叶爱芹;潘颖;

基于STM32纯电动汽车电驱控制研究    胡伟明;

基于起停式飞剪矢量控制系统的研究    陈秀;刘勇夫;冀晓童;高扬;徐青;王辉;

琅琊山电站机组变频启动时转子位置计算的介绍    汪卫平;

无轴承异步电机转子磁场定向控制研究    朱熀秋;李烽;潘伟;孙晓东;

无轴承永磁薄片电机试验平台及驱动系统设计    朱通;朱熀秋;孙永波;郝晓红;

基于损耗模型和模糊搜索的异步电机最优效率控制方法    虞正民;颜文俊;包哲静;

基于霍尔元件的永磁同步直线电机伺服控制系统    刘星桥;韩辉;鲍丰亮;

环境保护中高压脉冲等离子体技术的应用    谢瑞;刘军;李武华;何湘宁;

基于PLC控制的PWM调节电容型SVC的研究    韩琳;李士杰;方科;张进;

基于模糊PID复合前馈控制的电脑横机定位控制系统    潘海鹏;冯孝燕;苏良瑶;

开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究    许爱德

LCC-SPRC高压高频大功率电除尘电源的理论分析与功率参数设计    刘军

基于磁开关和带状线的长脉冲、超低阻抗脉冲发生器及其相关技术研究    杨实

变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究    张红娟

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

变频电源供电永磁同步电动机几个关键技术研究    赵国新

磁性液体微压差传感器的理论及实验研究    郝瑞参

基于飞轮储能的柔性功率调节器关键技术研究    陈仲伟

交流伺服系统自调整技术研究    覃海涛

分布式并网发电系统低电压穿越问题的若干关键技术研究    蔚兰

基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究    汪鹏飞

基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究    凌刚

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

立式刨切机机构设计优化    于张喜

基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究    高圆圆

改善永磁接触器动态分断过程的方法研究    张钢岭

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

二维转台控制系统    魏光宇

兆瓦级风机变桨系统研究    李文博

船模自航试验遥控测试研究    秦余钢

基于FPGA的太阳能MPPT算法实现的研究    刘艳莉;闫法彬;程泽;

光伏并网发电系统最大功率跟踪新算法及其仿真    栗秋华;周林;刘强;张凤;武剑;

基于单变量检测的光伏电池最大功率点跟踪算法    侯世英;殷忠宁;孙韬;

光伏发电系统模型综述    刘东冉;陈树勇;马敏;王皓怀;侯俊贤;马世英;

一种快速的光伏最大功率点跟踪方法    高志强;王建赜;纪延超;谭光慧;张举良;

基于FPGA的自适应光伏发电系统MPPT控制方法    吴胜阳;

具有改进最大功率跟踪算法的光伏并网控制系统及其实现    周德佳;赵争鸣;袁立强;冯博;赵志强;

光伏系统的零均值电导增量最大功率点跟踪控制    董密;杨建;彭可;罗安;

基于FPGA的自调整模糊MPPT控制器设计    杨鸿志

基于FPGA的MPPT控制技术研究    丁倩

光伏电池建模及其在光伏发电预测中的应用    蒋亚娟

基于TMS320F2812的光伏逆变器研究    朱子晟

基于DSP28335的三相光伏逆变器研制    邢相洋

基于FPGA的独立光伏发电系统控制策略的研究    吴修权

3kW光伏逆变器的设计    翟义成

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

国际可再生能源最新动态    钱伯章;

负载获取最大功率分析及计算    徐丽艳

Si基太阳电池发展现状    邓志杰

电力系统实时相位同步方法的研究和比较    胡为兵;李开成;

三电平中点箝位式逆变器SVPWM方法的研究    宋文祥,陈国呈

三电平逆变器SHEPWM方法及其应用研究    张艳莉,费万民,吕征宇,姚文熙

提高串联型逆变器频率跟踪速度的研究    李亚斌,彭咏龙,李和明

太阳能光伏并网发电系统的研究    王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁

光伏并网发电及无功补偿的统一控制    汪海宁,苏建徽,张国荣,茆美琴,丁明

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

不对称电网故障下PWM整流器的控制策略的研究    何鸣明

太阳能逆变器控制系统的RTOS软件开发    周玲;

    

    

    

    

    

    

    

    

    

基于DSP&FPGA的三电平太阳能逆变器的设计与实现    蒋维

太阳能逆变器系统对不同负载的启动能力研究    张明亮